太陽系外行星全區(qū)域高對比度成像設(shè)計(jì)與數(shù)值模擬?

沈宇樑， 竇江培

(1.中國科學(xué)院國家天文臺南京天文光學(xué)技術(shù)研究所，江蘇南京 210042；2.中國科學(xué)院天文光學(xué)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(南京天文光學(xué)技術(shù)研究所)，南京 210042；3.中國科學(xué)院大學(xué)，北京 100049)

太陽系外行星探測是當(dāng)今天文學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。截止2019年5月，已經(jīng)探測發(fā)現(xiàn)4 000多顆太陽系外行星[1]。系外行星探測包括間接探測和直接成像兩種方法。間接方法主要包含視向速度法、凌星法天體測量以及微引力透鏡法，是通過觀測恒星的物理信息，反演獲得相關(guān)的行星信息，還難以直接獲得行星的有效溫度、大氣等重要物理信息。對系外行星進(jìn)行直接成像探測，能夠測量行星的質(zhì)量、軌道，并通過進(jìn)一步光譜分析研究行星大氣組成、表面重力和有效溫度等重要物理信息，是未來確認(rèn)系外生命特征信號的關(guān)鍵技術(shù)[2]。

恒星經(jīng)過望遠(yuǎn)鏡孔徑會產(chǎn)生衍射，且恒星光強(qiáng)度遠(yuǎn)高于行星光，導(dǎo)致微弱的行星信號被淹沒。由于可見光短波段存在大量的生命特征信號，且在獲取同等空間分辨率情況下(正比于λ/D，λ為工作波長，D為望遠(yuǎn)鏡口徑)，對望遠(yuǎn)鏡口徑要求降低。因此，可見光波段是未來成像搜尋類地行星的重要工作波段[3-4]。然而，在短波探測圍繞類太陽光譜型恒星宜居帶內(nèi)的類地行星，成像對比度需要達(dá)到10-10[5]。高對比度星冕儀能夠?qū)阈枪膺M(jìn)行有效抑制以獲得超高對比度成像區(qū)域。近年來，國內(nèi)外研究學(xué)者提出了不同技術(shù)原理的星冕儀，理論上成像對比度可以達(dá)到10-10[6-8]。……